Környezetvédelem 5. Vízvédelem 2014/2015. tanév II. félév Buruzs Adrienn egyetemi tanársegéd buruzs@sze.hu SZE AHJK Környezetmérnöki Tanszék 1
8. Hét Kató Dániel: Vízvédelem A vízburok jelentősége 9. Hét Csigó Natasa, Nagy Rebeka, Palánki Szandra: Szélenergia Energia és környezet. Közlekedés és környezet. Szabó Ádám:? 10. Hét Hulladékgazdálkodás, hulladékok fogalma, keletkezése, kezelése 11. Hét Soós László: Nemzeti parkok Mezőgazdaság és környezet. Turizmus és környezet. 12. Hét A környezetvédelmi szabályozás 13. Hét Földünk vészjelei. Hazai vonatkozás. Fenntartható erőforrásgazdálkodás és fejlődés 14. Hét Zárthelyi 2
Víz Enélkül nem létezhet élet Élet kialakulása, fontos szabályozó funkció Csapadék Erózió Folyók vízszállítása Szennyezőanyagok közvetítése Éghajlat kialakítása Az élettelen természet folyamatok Ásvány- és kőzetképződést Felszínen zajló anyagforgalom és éghajlati folyamatok Gazdasági tevékenységek 3
A víz fizikai állapotai Természetes körülmények között mindhárom halmazállapotban Vízmolekulák közötti kölcsönhatás eredménye Hidrogénkötés Kinetikus energia 4
A Föld vízkészlete Földfelszín 71 %: tengerek 2 %: felszíni vizek (~2700 m vastag vízburok) Föld vízkészlete: ~1,6 milliárd km 3 82 %: óceánokban 15,5 %: kötött víz 5
A Föld vízkészlete Tároló mennyiség 1000 km 3 -ben % litoszféra (kötött víz) 253 900 15,5 litoszféra (szabad víz a felszín alatt) 8 060 0,5 világóceán 1 348 000 82,3 sarkvidéki és magashegységi jég 27 820 1,69 édesvizű tavak 125 0,01 sós tavak 100 0,01 légkör 12,3 0,0008 vízfolyások 1,25 0,00006 élőlények 1,13 0,00006 Összesen (a Föld vize) ~1 638 020 ~ 100 6
7
Tavak Forrás tó forrásból, talajvízből táplálkozik (pl.: Hévízi-tó) Átfolyásos tó folyóvíz táplálja, és vizét folyóvíz viszi tovább (pl.: Genfi-tó, Bóden-tó) Végtó lefolyástalan tó (pl.: Aral-tó, Csád-tó) 8
A kontinensek vízkészlete Kis- és édesvizű tavak: >1 millió Világ legidősebb és legmélyebb tava: Bajkál-tó a Föld folyékony édesvízkészletének kb. 20 %-a Kaszpi-tenger: területileg és térfogatilag a világ legnagyobb tava 9
10
A víz körforgása Természetes körforgás Motorja: napsugárzás és gravitáció Összetett folyamat 11
A víz körforgása Párolgás (desztilláció) Kicsapódás (kondenzáció) Csapadékképződés Három fő körforgási út Óceán légkör óceán Óceán légkör szárazföld óceán Szárazföld légkör szárazföld 12
A víz természetes körforgása Po = óceáni párolgás, Co = óceáni csapadék, Ck = szárazföldi csapadék, Pk = a szárazföldek teljes párolgása (Pk = Pv + Pe + Pt), Pv = szabad vízfelszín (tavak, folyók) párolgása, Pe = talajpárolgás (evaporáció), Pt = a növényzet párolgása (transpiráció), L1 = felszíni lefolyás, L2 = felszín alatti lefolyás 13
14
A víz társadalmi-gazdasági körforgása Talajból kitermelt víz: használat tisztítás felszíni vizek fokozatos szennyeződés csökken a megfelelő minőségű felszíni víz 15
A természetes vizek előfordulási típusai, osztályozása Légköri vizek Csapadék Párolgás Felszíni vizek Vízfolyások Állóvizek Óceánok, tengerek Felszín alatti vizek Parti szűrésű vizek Talajnedvesség, talajvíz, rétegvíz, nem karsztosodott kőzetek hasadékvizei, karsztos kőzetek hasadékvizei: karsztvíz 16
A természetes vizek előfordulási típusai, osztályozása Csapadékvíz Levegő páratartalma és fizikai tényezők megváltozása Felszíni vízkészletek Keletkezése pillanatában gázokat old ki a levegőből Útjai: beszivárgás, elpárolgás, felszín vízfolyás 17
A természetes vizek előfordulási típusai, osztályozása Folyóvíz Vízfolyások minden előforduló formája Közvetlenül a csapadék, közvetve a talajból feltörő források táplálják Jellemzői Kialakult mederben folyik A víz a magasabb pontról az alacsonyabb felé áramlik A vízhozam kisebb-nagyobb ingadozása Zárja a víz körforgalmát Oldott és lebegő szerves és szervetlen anyagokat tartalmaz Fehér szén 18
A természetes vizek előfordulási típusai, osztályozása Állóvíz Szárazföldi mélyedésekben elhelyezkedő, oldalról zárt, álló víztömeg Jellemzői A víz tartózkodási ideje hosszabb, mint a folyókban Időszakos 19
A természetes vizek előfordulási típusai, osztályozása Állóvíz Tó olyan állóvíz, amelyben a nyílt vízfelület dominál Fertő a part menti növénytársulások szélesek Mocsár Láp nyílt víz csak foltokban van jelen csak kis tocsogókban van jelen a víz Tengervíz tengerekből vagy óceánokból származó víz; magas sótartalom; a felszín közeli réteg O2-ben túltelített 20
Fertő Mocsár Láp 21
Világtengerek - Korallzátonyok Felszíni vízhőmérséklet emelkedése változások az élővilágban Esőerdők után a 2., világtengerekben a leggazdagabb ökológiai rendszer Nagyon érzékenyek (2 C hőmérsékletváltozás) >28 C a korallzátony kifehéredik Légkör CO 2 -tartalma vizek hőmérséklete Halászat Halászterületek kimerülés 22
23
Édesvizek Összes vízkészlet 2,5 %-a Sokáig nem tartották számottevő erőforrásnak Gyors népességnövekedés + környezetszennyezés óriási minőségromlás vízfelhasználás iránti gyorsan növekvő igények stratégiai jelentőségű nyersanyag ENSZ: 1980-as évek az ivóvíz és a csatornázás évtizede 24
Édesvizek Mennyiségi korlátozás Minőségi korlátozás Föld 50 legnagyobb folyójának fele nagyon szennyezett, kiszáradás fenyegeti Sárga-folyó, Colorado, Nílus, Ganges 1989-99: ~25 millió környezeti menekült 2002. Johannesburgi Konferencia csökkenteni kell azok számát, akik nem jutnak ivóvízhez 2003. ENSZ tiszta víz éve 25
Az emberi vízbiztonság fenyegetettsége Tiszta, egészséges víz biztosítása a termelési ponttól a megcsapolási pontig 26
Vízszegénység Fizikai vízszegénység ha a folyók és a talajvíz legalább 75 százalékát mezőgazdasági célokra használják fel, és emiatt alakul ki a régióban vízhiány (pl. India és Kína bizonyos régiói) Gazdasági vízszegénység amikor a folyók vize, valamint a talajban található víz a környezetben élők vízszükségletét alapvetően ki tudná elégíteni, ám gazdasági elmaradottságánál fogva az ország vagy a régió nem tud olyan technológiákba beruházni, amellyel kinyerhető lenne a megélhetéshez szükségez víz mennyisége (pl. a Szaharától délre található összes afrikai ország) 27
A világ vízszegény területeinek térképe 28
A világ vízfelhasználásának szerkezete Vízfogyasztás a 20. század folyamán: Mezőgazdasági 5x Ipari 25x Városi 19x Európa Afrika Mezőgazdaság 33 % 88 % Ipar 54 % 5 % Kommunális 13 % 7 % 29
A vízfelhasználás szerkezete Mezőgazdaság a használt vizet elhasználja Ipar és kommunális szektor a használt vizet visszaszolgáltatja Vízigény: 1 kg rizs: 1-3 m 3, 1 kg búza: 1 m 3 300 kg gabona / fő / év min. 300 m 3 víz / fő / év évente 90 millióval szaporodó emberiség 27 milliárd m 3 új vízigény (856 m 3 /sec folyó vízhozama) 30
Felhasználás országonkénti szerkezete Mezőgazdaság Ipar Kommunális India 93 4 3 Mexikó 88 7 5 Ausztrália 78 6 16 FÁK országai 63 31 6 Japán 50 33 17 USA 41 49 10 Kanada 11 71 18 Nagy-Britannia 1 78 21 Németország <1 88 12 Éghajlati adottságok + gazdasági szerkezet + fejlettség hatalmas különbségek 31
32
33
34
35
36
Vízhasználatok környezetvédelmi problémái Mezőgazdasági vízhasználat ha az öntözési gyakorlat rossz: szikesedés, mocsarasodás felszín alatti vízkészlet: nem megújuló felszíni vízkészlet: túlzott felhasználás miatt lecsökken a folyók vízhozama Ipari vízhasználat mennyiségben nem okoz jelentős problémát, de minőségben igen Kommunális vízhasználat fejlett és fejlődő országok közti különbségek angol WC elterjedése tisztálkodási kultúra megváltozása WC-öblítés, autómosás, kertöntözés valós vízárak alkalmazása 37
A vízfelhasználás összetétele a háztartásokban 38
39
40
Magyarország felszíni vizeinek állapota 41
Magyarország felszíni vizeinek állapota Magyarország vízben szegény ország < 1000 m 3 /fő/év csapadék tranzit-ország teljes vízgyűjtő hazánkban: Zala, Kapos, Zagyva Duna települési szennyvíz, cukor-, papír- és cellulózipar szén- és olajtüzelésű erőművek Budapest erőteljes hatása besorolás oxigén- és tápanyagháztartás, mikroszennyezők: III. o. bakterológiai szempont: Bp. alatt IV., o., Bp. felett III. o. 42
Magyarország felszíni vizeinek állapota Tisza külföldről érkező mellékfolyások mellékvízfolyások: széles tartományban ingadozik a vízminőség 43
Magyarország felszíni vizeinek állapota Balaton mikrobiológiai szempontból nem szennyezett (I. osztályú) 1970-es évek: eutróffá vált (P- és N-terhelés) vízgyűjtőkre kiterjedő szennyvíztisztítási program tisztított szennyvizek más gyűjtőbe történő elvezetése Kis-Balaton védőmű szakaszos üzembe helyezése műtrágya-felhasználás csökkentése hígtrágya-telepek bezárása szűrőrendszerek építése a vízfolyások torkollatásba 44
Magyarország felszíni vizeinek állapota Velencei-tó vízháztartása a 90-es évek elejére deficitessé vált pótlás: karsztvízzel eutrofizáció: előrehaladott állapotban Hazánkban az egy főre jutó vízfogyasztás 600 m 3 /év (OECD: 580 m 3 /fő/év) 70 %: ipar + energetika (kohászat, élelmiszeripar, vegyipar) 18 %: mezőgazdaság 12 %: ivóvíz 45
Kommunális vízhasználat 46
A vízszennyezők csoportosítása Szennyezés jellege Fizikai Érzékszervi hatás Kémiai Biológiai A szennyezőanyag jellemző káros hatása Szín, zavarosság, magas hőmérséklet, Lebegő anyag, hab, radioaktivitás Íz, szag Szerves és szervetlen vegyületek Patogén baktériumok, vírusok, egyéb mikroorganizmusok (állatok, 47 növények)
Vízszennyezések Minden olyan, rendszerint mesterséges külső hatás, amely a felszíni és a felszín alatti vizek minőségét úgy változtatja meg, hogy a víz alkalmassága emberi használatra és a benne végbemenő természetes folyamatok biztosítására csökken vagy megszűnik Időben rendszeres ipari üzemek, szennyvíztisztítók, mezőgazdaság rendkívüli természetes és rendkívüli ipari katasztrófák, szabotázs akciók 48
Vízszennyezések Anyaga szerint klasszikus komponensek (sók, oldott oxigén, szerves anyagok, N-, P- vegyületek) mikroszennyezők (szervetlen, szerves) hőszennyezés a víz hőmérsékletének mesterséges megváltoztatásával okozott kár radioaktív anyagok érzékszerveinkkel nem érzékelhető, biológiailag irreverzibilis változások fertőzést okozó mikroorganizmusok (patogén baktériumok, vírusok) 49
Vízszennyezések Eredete szerint pontszerű diffúz Megjelenési forma szerint felszínen úszó vízben lebegő és oldott Ágazatok szerint települési ipari mezőgazdasági közlekedési szennyvíz 50
Vízszennyezés a légkörből Szmogjelenség Savas esők Vizek hőszennyezése Nagyon veszélyes felszíni vízszennyezés megzavarja a vízben végbemenő életfolyamatokat A hőhatás nem szennyeződés, hanem hatásaiban válik azzá O 2 oldhatósága a víz hőmérsékletével fordítottan arányos Legkritikusabb vízszennyező hatás 51
Egy folyó hőszennyezése 52
Mikroszennyezők Abban a formában, ahogy az ember a környezetbe juttatja, még nem szennyező, de átalakul, helyet változtat és szennyezővé válik Szerves (kőolaj és származékai, PAHvegyületek, PCB-származékok) Szervetlen (arzén, cianidok, nehézfémek: higany, kadmium, ólom, króm, nikkel, réz, cink) Mikrobiológiai szennyezők 53
Vízminőségromlás oxigénhiány Nyáron túlzott mértékben elburjánzott vízi növényzet nagyfokú bomlási/rothadási folyamatok Télen jégréteg akadályozza az oxigén víztérbe jutását jégrétegre hullott hó árnyékoló hatása Egyéb okok szerves és szervetlen szennyező anyagok vízbe jutása kedvezőtlen hidrometeorológiai helyzet növényzet hirtelen rothadása 54
Vízminőségromlás eutrofizáció A vizek növényi tápanyagdúsulása által kiváltott biológiai reakció a felszíni vizek elnövényesedése A tavi elöregedés jellemzője természetes és mesterséges hatásokra következik be erózióval, deflációval a felszíni vizekbe jutó tápanyagok és szennyvizek 55
Eutrofizáció 56
Szennyvíztisztítás Aktív védelem Emissziót csökkenti Újrafelhasználás Passzív módszerek Immissziót csökkenti A szennyvizek szétszórása, a befogadóktól való távoltartása és hígítás a A kibocsátott szennyezőanyag mennyiségét nem csökkentik, csak a befogadók viszonylagos tehermentesítését szolgálják Háztartások lehetőségei Takarékoskodás Folyamatosan emelkedő víz- és szennyvízdíjak 57
Kommunális szennyvíztisztítás Célja Mechanikai Célja: a durva szennyezések eltávolítása Biológiai Célja: a szervesanyag-eltávolítás Csoportosítás: teljes és részleges tisztítás Kémiai A befogadó előírásaihoz igazodó speciális tisztítás 58
A szennyvíztisztítás lehetőségei Biokémiai oxigénigény (BOI) A vízben lévő szerves anyagoknak baktériumok általi lebontásához szükséges oxigénmennyiség adott idő és hőmérséklet alatt Kémiai oxigénigény (KOI) A vízben lévő szerves anyagok kémiai lebontásához, oxidálásához szükséges O 2 mennyiségét jelenti (a víz szennyezettségének mérőszáma) Lakosegyenérték (LEÉ) A szennyvízkezelő berendezések méretezésére használatos egység, melyet egy lakos által egy nap termelt szennyvíz szervesanyag-tartalmából eredeztetnek, illetve ennek lebontásához szükséges 5 napos biokémiai oxigénigényből BOI 5 = 60 g / nap x lakos 59
Biológiai szennyvíztisztítás 60
GYÖKÉRTERES SZENNYVÍZTISZTÍTÁSI ELJÁRÁS 61
62
a víz fizikai állapotai a Föld vízkészlete forrás tó átfolyásos tó végtó Bajkál-tó Kaszpi-tenger természetes vízkörforgás társadalmi-gazdasági vízkörforgás légköri vizek felszíni vizek felszín alatti vizek cspadékvíz folyóvíz állóvíz (tó, fertő, mocsár, láp) korallzátonyok édesvizek: mennyiségi és minőségi korlátozás vízbiztonság Kulcsszavak fizikai és gazdasági vízszegénység vízfelhasználás szerkezete vízhasznlatok környezetvédemi problémái hazánk felszíni vizeinek állapota (Duna, Tisza, Balaton, Velencei-tó) vízszennyezők, vízsszennyezések fajtái (anyaga, eredete, megjelenési forma, ágazat szerint) vizek hősszennyezése mikroszennyezők oxigénhiány eutrofizáció szennyvíztisztítás: aktív és passzív védelem mechanikai, kémiai, biológiai BOI, KOI, LEÉ
Köszönöm a figyelmet! 64